UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO RECINTO DE RÍO PIEDRAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

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1 UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO RECINTO DE RÍO PIEDRAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA (QUIM 3031) PRIMER EXAMEN PARCIAL 22 DE SEPTIEMBRE DE 2011 NOMBRE: NUM. DE ESTUDIANTE: SECCIÓN: El examen consta de 105 puntos de los cuales 5 son de bono. Usted dispondrá de dos horas para contestarlo. En la última página del examen se incluye una tabla con electronegatividades relativas. Conteste el examen de manera clara y organizada. Mucho éxito! 1. Cada una de las siguientes estructuras tiene un carga formal neta de cero. Le faltan los electrones solitarios y las cargas formales de los átomos. (5 puntos) a. Dibuje TODOS los pares de electrones solitarios en los átomos que correspondan. b. Coloque las cargas formales en los átomos que sean aniones o cationes. 2. Convierta esta estructura en una de líneas. (2 puntos) 3. Convierta esta estructura de líneas en una estructura de Lewis/Kekulé. (2 puntos) 4. Convierta esta estructura condensada en una estructura tridimensional. (2 puntos) CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 estructura tridimensional

2 2 5. Utilice vectores (flechas) para indicar el momento dipolar de cada enlace y el momento dipolar neto cada una de las siguientes estructuras. (6 puntos) 6. Para la molécula mostrada dibuje dos isómeros constitucionales dibuje que: (4 puntos) Un isómero constitucional que sea un alcohol y tenga un carbono primario Un isómero constitucional con un éter (C O C) 7. Haga el dibujo de diagrama de orbitales (Diagrama de Roberts) para: (8 puntos) Indique en cada enlace si es σ o π y los orbitales que lo forman (Ej: σ sp 3 - sp 2, π p-p).

3 3 8. A continuación se presenta la estructura de la droga Diazepam (Valium ), usada para tratar la ansiedad. Considérela y conteste las preguntas a e. (6 puntos) a. Circule un átomo de carbono que tenga 25% de carácter s. b. El ángulo que hay entre los enlaces señalados con líneas entrecortadas es o. c. Los pares de electrones no enlazantes en el nitrógeno 1 están (localizados/deslocalizados) y en el nitrógeno 2 están (localizados/deslocalizados). d. El nitrógeno (1 ó 2) es más básico. e. Identifique con una flecha un átomo de carbono con geometría trigonal planar. 9. Para la siguiente molécula: (4 puntos) a) Circule el enlace sigma (σ) más largo. b) Identifique el enlace C H más fuerte. c) Explique ambas selecciones brevemente.

4 4 10. Seleccione la especie más estable de cada grupo. Tome en consideración la posibilidad de resonancia Justifique su respuesta. (6 puntos) a) b) 11. Para cada una de las siguientes especies conteste las siguientes preguntas. (7 puntos) a. Circule los átomos que participan en resonancia (el sistema π conjugado). b. Escriba la estructura de resonancia que resulta del movimiento de electrones mostrados con flechas.

5 5 c. Utilizando flechas muestre el movimiento de los electrones que convierte la estructura A en B. 12. Estudie las siguientes estructuras de resonancia y conteste las preguntas a y b. (4 puntos) a. Escoja la estructura más estable. b. Escoja una par de estructuras equivalentes en energía. 13. A continuación se presenta la fórmula molecular de ácido nítrico. HNO 3 a. En este compuesto dos de los enlaces nitrógeno oxígeno (N O) tienen una longitud de 1.20 Å. El tercer enlace nitrógeno oxígeno (N O) mide 1.44 Å. Dibuje las tres estructuras de Lewis/Kekulé y parée las longitudes de enlace. (4 puntos) b. Explique por qué dos de los enlaces nitrógeno oxígeno (N O) tienen la misma longitud. (2 puntos)

6 6 14. Para la siguiente especie química A conteste las preguntas a c. a. En los espacios provistos arriba, escriba tres estructuras de resonancia adicionales. (6 puntos) b. Circule la estructura de resonancia que más contribuye al híbrido de resonancia. Explique su selección. (3 puntos) c. Dibuje el híbrido de resonancia y diga cuántos electrones de deslocalizan en el sistema π conjugado. (3 puntos) Híbrido de resonancia

7 7 15. Para el siguiente par de moléculas seleccione con una X aquella con el átomo de hidrógeno circulado más ácido. Dibuje las bases conjugadas de ambas y justifique su selección basándose en los efectos electrónicos presentes en las bases conjugadas. (6 puntos) 16. Sombree las áreas con más densidad electrónica de los siguientes aniones, donde gris oscuro representa alta densidad electrónica. (3 puntos)

8 8 17. El pka de vitamina C (pka = 4.2) es inusualmente bajo para un ALCOHOL. Estudie la estructura de vitamina C y conteste las preguntas a-c: (7 puntos) a) Entre los cuatro alcoholes (grupos OH), circule el átomo de hidrógeno más ácido en vitamina C y JUSTIFIQUE su respuesta. b) Dibuje la base conjugada de vitamina C en el espacio provisto. c) La especie que predomina a ph estomacal (ph = 1.5) es (A o B). 18. Para la siguiente reacción ácido-base conteste las preguntas a-f. (9 puntos) a. Escriba que especie actúa como ácido y base en lo reactivos. b. Muestre el movimiento de electrones con flechas en la reacción. c. Escriba que especie es el ácido conjugado y la base conjugada d. Entre las cuatro especies seleccione el ácido más fuerte. e. Entre las cuatro especies seleccione la base más fuerte f. Indique con una flecha ( o ) el lado que favorece el equilibrio de esta reacción.

9 9 19. Para cada grupo de cuatro compuestos indique el orden de fortaleza ácida (del hidrógeno en negritas) colocando los números del 1 al 4 debajo de cada uno, donde 1 es el ácido más fuerte y 4 es el ácido menos fuerte. (6 puntos) + Tabla de Electronegatividades Relativas